反应原料中含有的微量杂质使催化剂的活性、选择性明显下降或丧失的现象。
中毒现象的本质是微量杂质和催化剂活性中心的某种化学作用,形成没有活性的物种。
在气固多相催化反应中形成的是吸附络合物。
一类是如果毒物与活性组分作用较弱,可用简单方法使活性恢复,称为可逆中毒或暂时中毒。
另一类为不可逆中毒,不可能用简单方法恢复活性。
为了降低副反应的活性,有时需要使催化剂选择中毒。
催化剂在使用中会因各种因素而失去活性,其中重要的一个因素就是中毒.催化剂中毒的原因有几种可能,原科中所含的少量杂质,或是强吸附(多为化学吸附)在活性中心上,或是与活性中心起化学作用,变为别的物质,都能使活性中心中毒.另外,反应产物中也可能有这样的毒物;在催化剂的制备过程中,载体内所含的杂质与活性组分相互作用,也可能毒化活性中心。
毒物是各式各样的,对同一催化剂,只有联系到它所催化的反应,才能清楚地指明什么物质是毒物.也就是说,毒物不仅针对催化剂,而且是针对这个催化剂所催化的反应来说的。
催化剂在活性稳定期间往往会因接触少量杂质而使活性显著下降,这种现象称为催化剂中毒。
使催化剂丧失催化作用的物质,称为催化剂的毒物。
若消除中毒因素后,活性仍能恢复,称为暂时性中毒,否则称为永久性中毒。
一些催化剂在一些反应中的毒物,其中有些是暂时性毒物,有些是永久性毒物。
例如合成氨中用的铁系催化剂,水和氧是毒物,当这种中毒现象发生时,可以用还原或加热的方法,使催化剂重新活化,这种中毒是暂时性中毒,或称可逆中毒;而硫或磷的化合物对于这个催化剂和这个反应也是毒物,当由它们引起中毒时,催化剂就很难重新活化,这是永久性中毒,或称不可逆中毒。
后面一种中毒,是可以防止的。
再如石油化工行业中的催化重整、催化加氢都要使用催化剂(如Pt、Ni等),而原料油品中往往含有微量硫、氮化合物会使催化剂中毒,给炼化过程带来很大影响;同时,重整、加氢使用的催化剂较为昂贵,也会造成一定的经济损失,因此对油品进行脱硫、脱氮等处理十分重要。
中毒不仅影响催化剂的活性,造成催化剂的活性下降,也影响催化剂的选择性。中毒是在化工生产中使用催化剂时经常遇到的实际问题,但我们了解得还不十分清楚。至于怎样防止中毒和解毒,要通过实践来加以解决。
催化剂中毒是指催化剂暂时或永久失去活性
催化剂失活的原因:催化剂中毒、催化剂结碳(结焦、碳沉积)、催化剂烧结。
催化剂中毒:某些物质与催化剂作用破坏了催化剂的催化效能,这些物质通常是反应原料中带来的杂质。催化剂中毒可以分为选择性中毒、暂时性中毒和永久性中毒。
催化剂结碳(结焦、碳沉积):催化剂在使用过程中逐渐在催化剂表面上沉积一层含碳化合物,减少了催化剂可利用的表面积,引起活性衰退。
催化剂烧结:催化剂在高温下长期使用会使催化剂的活性组分晶粒长大,比表面积减小,活性下降。催化剂老化:催化剂是有一定的使用寿命的,当达到其使用寿命的期限后,其活性也会消失。
此外,还有其他一些原因也可能导致催化剂失活,例如温度过高、机械损伤等。为了减少催化剂失活的可能,需要采取一系列措施,如优化反应条件、控制原料质量、定期更换催化剂等。
预防催化剂失活的方法
严格控制操作条件:在多数情况下,催化剂的失活都是由于操作条件控制不当引起的,如超温、进气中毒物超指标等。为保证正常运行,必须做到以下各点:充分净化原料气,避免毒物超指标进入催化床层。
优化反应条件:调整反应条件,例如温度、反应物浓度和反应物比例等,可以降低催化剂失活的可能性。通过优化反应条件,可以减少催化剂与有害物质的接触,延缓催化剂的失活速度。
使用抗中毒催化剂:一些具有抗中毒性能的催化剂可以降低金属中毒导致的催化剂失活。这些抗中毒催化剂通常含有特殊元素或采用特殊制备方法制成。
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